深时

死亡的事物、冰芯中的气泡、沉积物层:它们共同证明了大气改变地球的力量

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。


对于一个经常开会迟到的人来说,我花了很多时间思考时间。我的职业生涯始于天体物理学,在那里,光速的快速但有限的速度将时间和空间混合在一起。当我们抬头仰望时,我们看到的是数百万年前死去的遥远星系的幽灵。那里存在一种不对称,让人觉得有些不公平。我们可以看到数十亿年前的过去,但在另一个方向上却看不到任何东西。我的论文是关于时间和它以一种有趣的方式只朝着一个方向运行的。空间允许你逆转自己,承认错误并重溯你的步骤。时间则不那么宽容。它在你不同意的情况下,不可避免地把你带入未来。

有数百亿亿颗其他行星,我认识的人中没有一个住在其中任何一颗上。据我所知,这是宇宙中唯一的好地方。我确信那里有其他文明,像我们一样的人们向虚空中发送信息。当我们收到这些信息时,他们都将已经死去。时间就是这样运作的。

宇宙大爆炸发生后大约九十亿年(当然,“大约”比任何生命存在的时间都要长数亿年),地狱出现了。在它成为地球之前,它是地球上的地狱,一个沸腾的岩石和充满二氧化碳的大气层组成的冥古代。这对生命来说是一个不适宜生存的环境,所以生命出现了并蓬勃发展。生物死亡,它们的身体在岩石上留下印记,证明了它们的短暂生命和它们所处的深时。从宇宙的角度来看,一颗行星上的深时浅薄得令人难以置信。但它过去了,向前推进到此刻,从转变到现在的时刻。


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我现在把生命都用来研究唯一的好地方。我的时间概念在一个方向上被压缩,在另一个方向上被扩展。卫星时代大致涵盖了我自己的生命周期;我分析基于太空的观测,这些观测揭示了我所经历的气候变化,并在一定程度上帮助导致了这些变化。我使用物理定律与各种近似值拼凑在一起,来瞥见未来,我最终将死去的星球。

当然,我的生命在人类历史的长河中是微不足道的,在地球的存在中只是一个短暂的闪烁,在宇宙的跨度中毫无意义。我自己的深时可以追溯到三十多年前,那时我和父亲在奥伦坦吉河畔度过快乐的周六,寻找化石。在甜甜圈店和克罗格超市旁边的丑陋公园里,有过去世界的痕迹,印刻着距今四亿年前的时光。岩石时间是可见的,而时空则不是。当你观察一个星系时,你看到的是一个处于辉煌时代的死物。当你观察化石时,你看到的是一个死物。

我很幸运地被能够倾听过去的同事所包围。死亡的事物携带着关于它们死亡世界的信息,这个星球已经被翻转、犁过,并多次被具有新生命和新气候的新星球所取代。它们带有板块构造和地球轨道变化、大气化学成分波动以及与来自太空的岩石碰撞的印记。死亡的事物、冰芯中的气泡、沉积物层:它们共同提供了对过去景象的窥视。它们证明了大气改变地球的力量。

大气已经改变了很多次。我们现在正在改变它。也许上次二氧化碳浓度如此之高是在三百万年前,当时海平面高出二十五米,地球温度高出两三度。也许我们已经超越了这一点,正在前往中新世(大约两千万年前),然后是始新世(五千万年前),一个北极有棕榈树和鳄鱼的时代。

我发现,研究地球过去的科学家往往对它的未来最为警惕。毕竟,他们知道地球能够做什么。但最终,我们所去的地方可能没有任何真正的类似物。过去不是未来:历史会重演,但永远不会完全一样。深时是一部漫长的电影,它的帧被数十万甚至数百万年分隔开。在这段时间里会发生很多事情。我们将过去视为已安定平衡的快照,这些快照中的条件随着时间的推移与施加的变化相协调。它们不是我们现在所处的短暂、动荡状态的忠实指南。我们可能正在走向与地球整个历史中任何事物都截然不同的境地。我们可能有能力阻止它。我们所知道的是,这一次,它将是不同的。

Kate Marvel is a climate scientist at Columbia University and NASA’s Goddard Institute for Space Studies. She received a Ph.D. in theoretical physics from the University of Cambridge and has worked at Stanford University, the Carnegie Institution and Lawrence Livermore National Laboratory. Her writing has appeared in 大众科学, the On Being podcast and Nautilus magazine. Marvel has given talks in places as diverse as comedy clubs, prisons and the TED main stage.

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